失重的太阳是破解“黯淡的年轻太阳”悖论的一种方法。图片来源：美国宇航局戈达德航天中心

当地球在约45亿年前还是一大块新“铸造”的岩石时，太阳系也是个寒冷的地方。物理学家预测，年轻的太阳散发的能量比今天少15%~25%。这足以将地球上的海洋冻结，并且使火星变得更加寒冷。然而，古代岩石表明，水均能在这两颗行星上流动。这是一个令人费解的谜题。

多年来，气候建模专家一直试图破解这个所谓的“黯淡的年轻太阳”悖论。他们认为，地球和火星上的大气层由恰当的温室气体组成，能起到隔离作用并使温度保持在冰点以上。不过，如果年轻的太阳在“节食”之后达到现在的重量——在外逸粒子形成的恒星风中摆脱掉约5%的早期重量，那么它在过去会燃烧得比预测的更旺，从而破解了上述悖论。剩下的唯一问题是什么呢？科学家无法知道这种恒星“瘦身”是否发生过。

如今，天文学家表示，他们发现了太阳古代重量的潜在“指纹”——保存在火星岩石带中的气候变化周期。为寻找标记物，美国耶鲁大学行星天文学家Christopher Spalding、加州理工学院地球生物学家Woodward Fischer和耶鲁大学天文学家Gregory Laughlin从地球和火星均经历的轨道周期入手。随着行星绕太阳旋转，它们自身的重力会调整彼此的轨道。

在很多的这种相互作用中，有一种力将地球和火星的轨道在一个更圆的路径和一个更加椭圆的路径上来回拉动。这种模式引发了地球冰川时代的相对周期，每40.5万年重复一次。根据该团队预测，这个周期在太阳系的整个历史中保持了可靠的时间。

Spalding团队提出，不断变化的轨道让地球和火星同太阳的距离忽远忽近，两颗行星上的气候也因此变化，并在沉积岩中留下周期性的条纹模式，就像斯堪的纳维亚半岛峡湾崖壁上的一层层带状物。例如，当早期行星的轨道使其更接近太阳时，已经湿润的区域将接收到更多热量、降水或者降雪，以及由此带来的更多侵蚀。和处于较冷的轨道周期比，这些时候的沉积层变得相对较厚。

这意味着该方法可被用于追踪太阳的质量。如果太阳在几十亿年前比现在重5%，它会更加用力地拖拽行星，使这个周期的频率相应地增加5%，达到约38.6万年。

不幸的是，由于板块构造的搅动，地球保存了很少的古代岩石。但火星做到了。为此，Spalding建议，为将来发射到火星的探测器装载年代测定设备，从而实现这一目的。他在一篇已被《天体物理学快报》接收的论文中报告了相关成果。

2006年，另一个团队为Spalding的假设打下了基础。当时，研究人员指出太阳质量和行星际轨道周期大家族之间的线性关系。但相关工作在此停止，因为他们感觉“气候记录或地质记录并未有足够的分辨率”。主导此前研究的亚利桑那大学行星科学家Renu Malhotra表示。她对Spalding的方法持有类似的保留意见。

与此同时，美国宇航局“好奇”号火星车团队成员、加州大学戴维斯分校地球生物学家Dawn Sumner表示，现代的火星车至少能完成Spalding团队建议的部分工作。“好奇”号已经测量了暴露在山坡上的沉积层厚度，同时，2020年发射的火星车新确定的着陆点周围似乎存在可能揭示类似条纹的陡峭岩壁。（宗华）